测试系统的机械设计根据分析结果可清楚的看出被测电磁铁支架的最大屈服力为，所受的最大应力为最大变形位移为，即设计的刚度和强度完全可以达到使用要求。通过利用算例比较，为了增加台架的使用寿命和加强台架的刚度，最后选用加了加强筋的台架的设计。转接头的机构设计整个测试过程当中，拉压力传感器两端的转接头只承受压力，并起到连被接测电磁铁和中间轴与拉压力传感器的作用。转接头与被测电磁铁和中间轴的连接是非紧固连接，另头是通过的螺纹与拉压力传感连接。由于被测电磁铁推杆直径是，为了确保整个测试装置的安装位置合理规范，因此转接头与推杆连接处端面面积必须大于推杆的端面面积，并设置为直径，总长为，如图。图转接头拟定转接头的材料选用灰口铸铁选自机械设计手册第五版，成大先主编，灰口铸铁抗压强度非常高。由于被测电磁铁的最大吸力为，且只受压力。查机械设计手册第五版单行本成大先主编表的，查机械设计手册第三版第卷安全系数。许用应力转接头的应力转接头满足强度极限要求。测试系统的机械设计中间传动轴的结构设计中间传动轴的运动形式的来回做往复运动，中间传动轴的运动是通过花键轴的内螺纹传动的，同时在整个运动过程中只受压力的作用。由于受到压力的作用，中间传动轴会发生弯曲变形，如果变形太大，就会与原设定的轴线发生偏移，从而会影响整个测系统的性能。因此中间传动轴的设计刚度和强度都要在机械设计标准的允许范围内，需要进行设计仿真分析。在整个过程中，中间传动轴受力大小与被测电磁铁的吸力大小相等。图中间传动轴拟定受力，材料为状态下，并简化模型为下图，中间的螺纹去掉细化轴。利用算例对被测电磁铁支架进行了静态受力状态下的应力和变形分析，模拟固定中间传动轴的端，另端施加压力，运行的结果如图和所示。图简化后中间传动轴测试系统的机械设计图中间传动轴的应力分析结果图中间传动轴的应力分析结果根据分析结果可清楚的看出中间传动轴的最大屈服力为，所受的最大应力为，最大变形位移为，即设计的刚度和强度完全可以达到使用要求。直线轴承座的结构设计直线轴承座主要是放置直线轴承，以支撑中间传动轴，总共有左右两个。由于本课题设计要求，选用的直线轴承是系列的，内径为，外径为，且直线轴承起到支撑中间传动轴做往复运动的作用，因此直线轴承座与直线轴承的安装是过盈配合。直线轴承座使用的材料是碳素结构钢，直线轴承座的内孔设计是基轴制，加工时的热处理方式是调质，内表面为表面淬火，以提高内孔表面的耐磨性和抗疲劳强度。直线轴承座的安装尺寸如图。测试系统的机械设计图直线轴承座左的安装尺寸图直线轴承座右的安装尺寸传动齿轮的结构设计在测试电磁体性能时，直线步进电机运转，带动齿轮旋转以调节中间转动轴的位移。齿轮的传动是由直线步进电机的转动而驱动的，被测电磁铁的额定行程为，因此相对应的电机的转动是比较慢的。由于本课题选用的电机静力矩比较小，，因此齿轮的传动类型是属于轻载型的，即微型齿轮。为了。控制柜的外壳设计测试系统的机械设计桌子的整体结构除了桌子主架之外，还包括桌子的封面材料，如图。为了能够提高桌子的使用性能和坐姿的而是用寿命，桌子的封面材料总选用两种厚度不同的号钢板材料。桌子的正面和桌子的仪表面选用的材料是厚度为的号钢材料，因为桌子正面主要承受测试装置的重力以及当值其他仪器器材，桌子的仪表面主要是放置显示屏显示仪表等仪器器材，其主要承受是仪器的重力。桌子的其他封面选用的是厚度的号钢板材料，这些封面主要是起到防尘或放置其它要求不高的器材。桌子顶面桌子仪表封面桌子内上底面桌子正面桌子内底面桌子左右侧面桌子骨架桌子内侧面桌子下外侧面桌子上外侧面图实验桌子的整体结构桌子仪表封面的安装尺寸如图测试系统的机械设计图仪表封面的安装尺寸图总结总结本课题主要完成了完成比例电磁铁动静态性能自动测试平台的整体设计，包含以下几方面的工作根据国家标准行业标准规定及企业的使用要求，制定出电磁铁动静态性能自动测试平台的整体设计。完成了电磁铁装置和控制柜机械系统的设计，并对主要受力零件进行应力分析，设计出机械加工图纸并进行了加工生产。完成了比例电磁铁传感器步进电机显示器和其他仪器的的设计和选型。本文的创新点如下采用了直线步进电机自动调节中间传动轴的位移，取代了传统手动旋转螺母调节中间传动轴的位移，从而实现了自动化测试的结果。采用计算机软件对主要受力零件进行仿真应力和变形，提高了工作效率。参考文献参考文献成大先机械设计手册第卷版北京化学工业出版社，成大先机械设计手册常用机械工程材料单行本第五版北京化学工业出版社，周星基于磁栅式导磁套的比例电磁铁关键技术研究浙江浙江大学王俊霞阀用电磁铁动静态性能自动测试平台的研制浙江浙江大学李其朋，丁凡比例电磁铁行程力特性仿真与实验研究农业机械学报，，杨璐电磁铁试验台系统研究液压气动与密封，李勇，丁凡，李其朋等电磁铁力特性测试系统的研究传感技术学报，薛蕾范翔，陶国良比例电磁铁性能测试系统的研制机电工程，成大先机械设计手册连接与紧固单行本第五版北京化学工业出版社，致谢致谢感谢导师雷军波老师的悉心指导和亲切关怀，雷老师以他严谨的治学风格深厚的理论基础丰富的实践经验给予我深刻的启迪，为我的课题工作给予极大的帮助。感谢同班同学王朋利曹晋谢军，在做课题时给与我学习和生活生的帮助。感谢我的父母家人们对我学业的支持与鼓励，是他们的无私奉献才让我有今天的学习机会。我的每步成长无不凝聚了他们的心血与疼爱。他们的恩情我将永远铭记。感谢我好朋友黄玲玲黄华福赖顺等等，感谢他们这几年来直对我的理解支持和帮助，感谢他们给我的最真挚的友谊。感谢我的室友和班上其他同学，感谢他们四年来对我的关心和帮助，感谢他们带给我纯真友谊,够精确测得电磁铁的静态位移力特性，选用的齿轮传动比为，模数，小齿轮齿数，大齿轮齿数。齿轮材料及其热处理是影响齿轮承载能力和使用寿命的关键因素，也是影响齿轮生产质量和成本的主要环节。制造齿轮的材料主要是各种钢材，其次是铸铁，还有其他的非金属材料齿轮的材料选用的基本原则是齿轮的材料必须满足工作条的要求，如强度寿命可靠性经济性等。测试系统的机械设计考虑到齿轮的需要满足的工作条件比较低，强度要求般，因此大小齿轮均选用的材料为号钢，热处理为调质或回火。根据直线步进电机转轴的尺寸要求，小齿轮的安装尺寸如图图直线步进电机上的小齿轮根据中间传动轴的设计尺寸要求，以及齿轮的工作环境，大齿轮的安装尺寸如图。图传动齿轮的安装尺寸花键轴的结构设计花键轴在测试过程中起到传递运动的作用，即连接传动齿轮和中间传动轴，把旋转运动转化为直线运动的种关系。花键轴与中间传动轴的连接是通过普通螺纹测试过程是属于轻载类型，选用普通螺纹蓝传递轴向力连接，花键轴与传动齿轮的连接是通过花键来连接的。花键中选用的材料是优质碳素结构，测试系统的机械设计热处理要求是调质装配部位表面淬火，以提高花键轴内外表面的硬度机耐磨性，以及保持芯部定的韧性。花键轴的安装尺寸如图。图花键轴的安装尺寸花键轴的计算为了避免健齿工作表面压溃静连接或过度磨损动连接，应进行必要的强度校核计算，计算公式如下静连接动连接式中传递转矩，花键的齿数平均圆直径矩形花键，渐开线花键矩形花键大径，渐开线花键为分度圆直径健齿工作高度，矩形花键，为倒角尺寸，渐开线花键为模数各齿间载荷不均匀系数，般取，齿数多时取偏小值测试系统的机械设计花键的许用挤压应力见机械设计手册连接与紧固单行本第五版成大先主编，表许永用压强见机械设计手册连接与紧固单行本第五版成大先主编，表本课题选用是矩形花键，工作条件属于静联接。查机械设计手册连接与紧固单行本第五版成大先主编，表，许用挤压应力选用的直线步进电机的转矩为则花键的强度校核计算如下健齿表面满足强度要求。定位销的设计定位销在测试装置的作用是保证中间传动轴不发生转动而只做左右的移动，同时为了减小与中间传动轴的摩擦，定位销与中间传动轴的配合是间隙配合，选用的材料是号钢，表热热处理为调质，定位销的安装尺寸如图。图定位销的安装尺寸测试系统的机械设计控制柜的结构设计控制柜设计，主要是布置控制系统的仪器，如显示仪表显示屏等仪器。控制柜的设计主要是保证承载测试台体面板的平面度和水平度。控制柜的骨架设计整个桌子是钣金件，主要由桌子主架桌子封面板块和其他零部件等组成，桌子主架的外形如图。图桌子主架的结构示意图实验桌子主架主要起到支撑和固定的作用，所选用的材料为，的号钢方形钢管，为了连接键盘架和固定测试装置，其所连接的横梁需用，的热轧等边角钢要的机械支持固定和精确的机械传动，以得到控制系统分析所需要的数据。控制柜布局设计根据人机工程学界面设计的基本设计理念，控制柜的总体外形尺寸为电磁铁的机械系统测试装置的安装位置距离地面，为卧式操作方式。控制柜主要主要结构如图所示。为了能够合理设计出控制柜实验桌子的内部详细结构，以下简单介绍所选用仪器的基本规格性能参数。电磁铁自动测试平台的总体设计键盘架显示屏按钮开关接线柱指示灯显示仪表可调电源测试装置工控机打印机柜图电磁铁测试系统总装图工控机采用的是深圳研江智能科技有限公司生产的嵌入式无风扇工控机型号，工控机是由深圳研江智能科技有限公司推出的款。集成核心显卡，提供显示输出，支持同步异步，支持单通道。个硬盘接口，个插槽，支持硬盘，均可完成传输速度为的强大功能。背板配有个接口个输入，个